MIPI-камера проти USB-камери
Протягом останніх кількох років вбудоване відео еволюціонував від модного слова до широко поширеної технології, що використовується в промисловості, медицині, роздрібній торгівлі, розвагах та сільському господарстві. З кожним етапом своєї еволюції вбудоване відео забезпечувало значне зростання кількості доступних інтерфейсів камери. Однак, незважаючи на технологічний прогрес, інтерфейси MIPI та USB залишаються двома найпопулярнішими типами для більшості застосувань вбудованого відео.
Інтерфейс MIPI
MIPI (Mobile Industry Processor Interface) — це відкритий стандарт та специфікація, ініційована MIPI Alliance для процесорів мобільних додатків.Модулі камер MIPIЗазвичай використовуються в мобільних телефонах і планшетах і підтримують високу роздільну здатність понад 5 мільйонів пікселів. MIPI поділяється на MIPI DSI та MIPI CSI, які відповідають стандартам відеовідображення та відеовходу відповідно. Наразі модулі камер MIPI широко використовуються в інших вбудованих продуктах, таких як смартфони, відеореєстратори, камери правоохоронних органів, мікрокамери високої чіткості та мережеві камери спостереження.
Послідовний інтерфейс дисплея MIPI (MIPI DSI ® ) визначає високошвидкісний послідовний інтерфейс між головним процесором та модулем дисплея. Цей інтерфейс дозволяє виробникам інтегрувати дисплеї для високої продуктивності, низького енергоспоживання та низького рівня електромагнітних перешкод (EMI), одночасно зменшуючи кількість контактів та підтримуючи сумісність між різними постачальниками. Розробники можуть використовувати MIPI DSI для забезпечення блискучої передачі кольору для найвимогливіших сценаріїв зображення та відео, а також для підтримки передачі стереоскопічного контенту.
MIPI – це найпоширеніший інтерфейс на сучасному ринку для передачі зображень та відео між камерами та головними пристроями. Це можна пояснити простотою використання MIPI та його здатністю підтримувати широкий спектр високопродуктивних програм. Він також оснащений потужними функціями, такими як відео 1080p, 4K, 8K та вище, а також зображення високої роздільної здатності.
Інтерфейс MIPI – ідеальний вибір для таких застосувань, як пристрої віртуальної реальності, що кріпляться на голові, інтелектуальні дорожні програми, системи розпізнавання жестів, дрони, системи розпізнавання облич, системи безпеки, спостереження тощо.
Інтерфейс MIPI CSI-2
Стандарт MIPI CSI-2 (MIPI Camera Serial Interface 2nd Generation) – це високопродуктивний, економічно ефективний та простий у використанні інтерфейс. MIPI CSI-2 пропонує максимальну пропускну здатність 10 Гбіт/с з чотирма лініями передачі даних зображення, кожна з яких здатна передавати дані зі швидкістю до 2,5 Гбіт/с. MIPI CSI-2 швидший за USB 3.0 та має надійний протокол для обробки відео від 1080p до 8K і вище. Крім того, завдяки низьким накладним витратам, MIPI CSI-2 має вищу чисту пропускну здатність зображення.
Інтерфейс MIPI CSI-2 використовує менше ресурсів процесора – завдяки своїм багатоядерним процесорам. Це інтерфейс камери за замовчуванням для Raspberry Pi та Jetson Nano. Модулі камери Raspberry Pi V1 та V2 також базуються на ньому.
Обмеження інтерфейсу MIPI CSI-2
Незважаючи на те, що MIPI CSI є потужним і популярним інтерфейсом, він має кілька обмежень. Наприклад, для роботи камер MIPI потрібні додаткові драйвери. Це означає, що підтримка різних датчиків зображення обмежена, якщо виробники вбудованих систем не наполягатимуть на цьому!
Переваги MIPI:
Інтерфейс MIPI має менше сигнальних ліній, ніж інтерфейс DVP. Оскільки це низьковольтний диференціальний сигнал, генеровані перешкоди невеликі, а здатність до захисту від перешкод також висока. 800 Вт і більше використовують інтерфейс MIPI. Інтерфейс камери смартфона використовує MIPI.
Як це працює?
Зазвичай, надкомпактна плата в системі машинного зору підтримує MIPI CSI-2 та працює з широким спектром інтелектуальних сенсорних рішень. Крім того, вона сумісна з багатьма різними платами процесорів.
MIPI CSI-2 підтримує фізичний рівень MIPI D-PHY для зв'язку з процесором програми або системою на кристалі (SoC). Він може бути реалізований на одному з двох фізичних рівнів: MIPI C-PHY℠ v2.0 або MIPI D-PHY℠ v2.5. Таким чином, його продуктивність масштабована за лінією.
У камері MIPI сенсор камери захоплює та передає зображення на хост CSI-2. Під час передачі зображення воно зберігається в пам'яті як окремі кадри. Кожен кадр передається через віртуальні канали. Потім кожен канал розділяється на лінії, які передаються по одній. Таким чином, це дозволяє передавати повне зображення з одного й того ж сенсора зображення, але з кількома потоками пікселів.
MIPI CSI-2 використовує для зв'язку пакети, що включають формат даних та функціональність коду виправлення помилок (ECC). Один пакет проходить через рівень D-PHY, а потім розділяється на необхідну кількість ліній передачі даних. D-PHY працює у високошвидкісному режимі та передає пакет приймачу через канал.
Потім приймач CSI-2 забезпечується фізичним рівнем D-PHY для вилучення та декодування пакета. Процес повторюється кадр за кадром від пристрою CSI-2 до хоста завдяки ефективній та недорогій реалізації.
USB-інтерфейс
TheUSB-інтерфейсяк правило, служить сполучною ланкою між двома системами – камерою та ПК. Оскільки він добре відомий своїми можливостями plug-and-play, вибір інтерфейсу USB означає, що ви можете попрощатися з дорогими, тривалими процесами розробки та витратами на вбудований інтерфейс машинного зору. USB 2.0, старіша версія, має значні технічні обмеження. Оскільки технологія починає скорочуватися, ряд її компонентів стають несумісними. Інтерфейси USB 3.0 та USB 3.1 Gen 1 були запущені для подолання обмежень інтерфейсу USB 2.0.
Інтерфейс USB 3.0 (та USB 3.1 Gen 1) поєднує в собі позитивні риси різних інтерфейсів. До них належать сумісність із технологією plug-and-play та низьке навантаження на процесор. Промисловий стандарт USB 3.0 для камер високої роздільної здатності також підвищує його надійність для камер високої роздільної здатності та високої швидкості.
Він потребує мінімального додаткового обладнання та підтримує низьку пропускну здатність – до 40 мегабайт на секунду. Його максимальна пропускна здатність становить 480 мегабайт на секунду. Це в 10 разів швидше, ніж USB 2.0, і в 4 рази швидше, ніж GigE! Його можливості plug-and-play забезпечують легку заміну вбудованих пристроїв машинного зору, що полегшує заміну пошкодженої камери.
Обмеження інтерфейсу USB 3.0
Найбільшим недолікомUSB 3.0Проблема інтерфейсу полягає в тому, що ви не можете запускати датчики високої роздільної здатності на високій швидкості. Ще одним недоліком є те, що кабель можна використовувати лише на відстані до 5 метрів від головного процесора. Хоча доступні довші кабелі, всі вони оснащені «підсилювачами». Наскільки добре ці кабелі працюють разом з промисловими камерами, потрібно перевіряти в кожному окремому випадку.
Час публікації: 22 березня 2023 р.
